Определение поглощённой дозы с помощью химического дозиметра FBX при разных способах облучения мишени сканирующим протонным пучком

DOI: 10.21870/0131-3878-2020-29-2-78-88

Корякина Е.В., Трошина М.В., Голованова О.Ю., Потетня В.И., Байкузина Р.М., Ульяненко Л.Н., Корякин С.Н., Ульяненко С.Е.

«Радиация и риск». 2020. Том 29. № 2, с.78-88

Сведения об авторах

Корякина Е.В. – ст. научн. сотр., к.б.н. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-72-76; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Трошина М.В. – научн. сотр.
Голованова О.Ю. – инженер-физик.
Потетня В.И. – ст. научн. сотр., к.б.н.
Байкузина Р.М. – вед. инж.
Ульяненко Л.Н. – вед. научн. сотр., д.б.н., проф.
Корякин С.Н. – зав. лаб., к.б.н.
Ульяненко С.Е. – зав. отд., д.б.н. МРНЦ им. А. Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск

Аннотация

При проведении конформной лучевой терапии большое значение уделяется соответствию плана облучения реальной поглощённой дозе как в опухоли, так и в окружающих тканях. Для протонной терапии это имеет особое значение, поскольку облучение может проходить в непосредственной близости к критическим органам и тканям. Цель настоящей работы заключалась в оценке возможности определения поглощённой дозы и верификации плана облучения с помощью химической дозиметрии при облучении мишени сканирующим протонным пучком с одного или нескольких полей. Облучение проводили на установке «Прометеус» (производитель ЗАО «ПРОТОМ», Протвино, Россия). В качестве химического дозиметра использовали высокочувствительную систему FBX (сульфат железа (II) – бензойная кислота – ксиленовый оранжевый). Облучение в различных сериях опыта проводили с одного или трёх (0°, 90°, 180°) направлений в дозах 1-5 Гр: с одного направления одной фракцией или дробно по 1 Гр; с трёх направлений только одной фракцией при сохранении соответствующих значений суммарной очаговой дозы. Сравнение разных способов подведения дозы протонов сканирующего пучка к облучаемому объёму с помощью дозиметра FBX показало отсутствие статистически значимых различий в его показаниях, то есть способ подведения дозы не имеет значения при облучении сканирующим пучком. При сопоставлении полученных результатов с данными калибровочной кривой для гамма-излучения 60Со в тех же дозах были установлены значимые отличия, что может быть обусловлено разными величинами линейной передачи энергии для протонов (~5-20 кэВ/мкм) и гамма-излучения 60Со (~0,25-0,3 кэВ/мкм). Это указывает на необходимость учёта в системах планирования величины среднедозовой ЛПЭ для повышения как эффективности, так и обеспечения гарантии качества протонной терапии. При наличии калибровочных кривых для протонов с известными значениями ЛПЭ использование системы FBX в дозиметрии сканирующего протонного пучка может быть особенно важным звеном для прецизионного решения клинических и экспериментальных задач.

Ключевые слова
химический дозиметр FBX, оптическая плотность, поглощённая доза, сканирующий пучок, протонная терапия.

Список цитируемой литературы

1. Каприн А.Д., Ульяненко С.Е. Адронная терапия – точки развития //Медицина: целевые проекты. 2016. № 23. С. 56-59.

2. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований – основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 2. С. 26-40.

3. Ульяненко С.Е., Лычагин А.А., Корякин С.Н., Галкин В.Н. Комплекс протонной терапии сканирующим пучком «Прометеус»: радиологические основы и перспективы //Исследования и практика в медицине. 2017. Т. 4, № S1. С. 107.

4. Ульяненко С.Е., Гулидов И.А., Лычагин А.А., Корякин С.Н., Трошина М.В., Соловьёв А.Н., Бекетов Е.Е., Исаева Е.В., Корякина Е.В., Балакин В.Е., Галкин В.Н., Каприн А.Д. Радиобиологические особенности сканирующего пучка протонов отечественного комплекса «Прометеус» //Радиобиологические основы лучевой терапии. Материалы международной конференции. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, 2017. С. 109-110.

5. Гулидов И.А., Галкин В.Н., Гордон К.Б., Гоголин Д.В., Лепилина О.Г., Каприн А.Д., Мардынский Ю.С., Ульяненко С.Е. Протонная терапия активным сканирующим пучком опухолей центральной нервной системы и основания черепа //Злокачественные опухоли. 2017. Т. 7, № 3-S1. С. 113-114.

6. Ульяненко С.Е., Лычагин А.А., Корякин С.Н., Чернуха А.Е., Трошина М.В., Гулидов И.А., Соловьев А.Н., Лепилина О.Г., Шемяков А.Е., Галкин В.Н., Потетня В.И. Распределения дозы и ЛПЭ в биообъектах при облучении протонами //Медицинская физика. 2018. Т. 77. № 1. С. 68-74.

7. Gupta B.L., Gomathy K.R. Consistency of ferrous sulfate – benzoic acid – xylenol orange dosimeter //Int. J. Appl. Radiat. Isot. 1974. V. 25, N 11-12. P. 509-513.

8. Semwal M.K., Bansal A.K., Thakur P.K., Vidyasagar P.B. FBX aqueous chemical dosimeter for measurement of virtual wedge profiles //J. Appl. Clin. Med. Phys. 2008. V. 9, N 4. P. 206-210.

9. Kothawade M.B., Balraj A. Standardization of FBX dosimeter with computerized treatment planning system (TPS) //Int. J. Curr. Res. 2017. V. 9, N 7. P. 54520-54522.

10. Semwal M.K., Bansal A.K., Thakur P.K., Vidyasagar P.B. In vivo (entrance) dose measurements in external beam radiotherapy with aqueous FBX dosimetry system //J. Med. Phys. 2005. V. 30, N 1. P. 32-35.

11. Брегадзе Ю.И., Степанов Э.К., Ярына В.П. Прикладная метрология ионизирующих излучений. М.: Энергоатомиздат, 1990. 264 с.

12. Upadhyay S.N., Singh J., Reddy A.R. Ferrous ammonium sulphate – benzoic acid – xilenol orange (a low-level dosimetric system) //Indian J. Radiol. 1982. V. 36, N 2. P. 141-147.

13. Moussous O., Medjadj T., Benguerba M. FBX aqueous chemical dosimeter for measurement of dosimetric parameters //App. Radiat. Isot. 2011. V. 69, N 2. P. 399-402.

14. Moussous O., Medjadj T., Khoudri S. Dosimetric proprieties of FBX dosimeter for high energy photon and electron beams //Pol. J. Med. Phys. Eng. 2017. V. 23, N 3. P. 55-59.

15. Соколова И.К. Химические методы дозиметрии в радиобиологии. М.: Атомиздат, 1972. 120 с.

16. Bhat N.N., Choudhary D., Sarma A., Gupta B.L., Siddappa K. Response of an FBX dosimeter to high LET 7Li and 12C ions //Radiat. Phys. Chem. 2003. V. 68, N 5. P. 909-916.

17. Paganetti H. Relative biological effectiveness (RBE) values for proton beam therapy. Variations as a function of biological endpoint, dose, and linear energy transfer //Phys. Med. Biol. 2014. V. 59, N 22. P. R419-R472.

18. Paganetti H. Proton relative biological effectiveness – uncertainties and opportunities //Int. J. Part. Ther. 2018. V. 5, N 1. P. 2-14. DOI: 10.14338/IJPT-18-00011.1.

19. Unkelbach J., Botas P., Giantsoudi D., Gorissen B., Paganetti H. Reoptimization of intensity-modulated proton therapy plans based on linear energy transfer //Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2016. V. 96, N 5. P. 1097-1106.

Полная версия статьи